【導(dǎo)讀】通過CATIA和CAXA制造工程師。軟件完成對翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì)與虛擬制造。及利用CAXA制造工程師對夾具進(jìn)行虛擬制造。因此本文要全面的多方位的介紹CATIA. 動(dòng)畫的虛擬裝配過程，還要展示CAXA制造工程師對夾具的虛擬制造。要的說明和簡單的對比。之后形成完整的設(shè)計(jì)。造又是另一重點(diǎn)。已占工件種類總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20％左右。1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；

　　

【正文】 件，啟動(dòng) CATIA。（圖 是 CATIA 啟動(dòng)后的界面） 43 圖 啟動(dòng)后的界 面 這個(gè)界面只是顯示幾個(gè)下拉菜單，選擇下拉菜單【開始】命令，出現(xiàn)如圖所示多種設(shè)計(jì)模式（如圖 ），根據(jù)需求選擇設(shè)計(jì)模式進(jìn)入設(shè)計(jì)界面進(jìn)行零件或其他設(shè)計(jì)。 44 圖 的設(shè)計(jì)模塊 這里只介紹做設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常使用的零件設(shè)計(jì)模塊，在【開始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【 Part design】進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，三維圖繪制，點(diǎn)擊進(jìn)入零件三維圖設(shè)計(jì)界面（如圖 所示） 圖 零件三維設(shè)計(jì)界面 界面右端和下端為快捷菜單，快捷菜單可以根據(jù)自己的習(xí)慣進(jìn)行定義，中間部分為圖形 45 設(shè)計(jì)區(qū)，如何定義界面快捷鍵不再詳細(xì)介紹。繪制完零件三維圖，點(diǎn)擊【文件】→【保存】出現(xiàn)如下 界面，輸入設(shè)計(jì)零件名稱進(jìn)行保存。 三維圖保存界面 CATIA 具有強(qiáng)大的零件設(shè)計(jì)功能，打開零件圖以及另存零件圖著不再詳細(xì)介紹。 46 第九章： CAXA制造工程師簡介 1： CAXA制造工程師的發(fā)展 CAXA 制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維 CAD/CAM 軟件。 CAXA 制造工程 師基于微機(jī)平臺(tái)，采用原創(chuàng) Windows 菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松學(xué)習(xí)和操作，并且價(jià)格較低。 CAXA 制造工程師可以生成3~5 軸的加工代碼，可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件。 CAXA 制造工程師不僅是是一款高效易學(xué)，具有很好工藝性的數(shù)控加工編程軟件，而且還是一套 Windows 原創(chuàng)風(fēng)格，全中文三維造型與曲面實(shí)體完美結(jié)合的 CAD／ CAM 一體化系統(tǒng)。 CAXA 制造工程師為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)到加工代碼生成、校驗(yàn)一體化的全面解決方案。 功能特點(diǎn)： 1．實(shí)體曲面完美結(jié)合； 2．優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)控加工； 3．卓 越的工藝性與“知識(shí)加工； 4． Windows 界面操作； 5．豐富流行的數(shù)據(jù)接口； 6．全面開放的 2D、 3D 開發(fā)平臺(tái)； 7．品質(zhì)一流的刀具軌跡和加工質(zhì)量 2： CAXA制造工程師的安裝與基本界面 將 CAXA 制造工程師軟鍵盤放入光驅(qū)，雙擊 進(jìn)入安裝界面，按提示進(jìn)行操作，最后提示安裝成功，需要點(diǎn)擊確定重啟電腦，重啟后安裝完成，點(diǎn)擊進(jìn)入使用。 成功安裝安裝 CAXA 制造工程師后，在 Windows 的操作環(huán)境下，選擇【開始】→【程序】→【 CAXA 制造工程師】→【 CAXA 制造工程師 20xx】命令，或者在桌面 雙擊 CAXA制造工程師 20xx 的快捷方式圖標(biāo) ，就可以啟動(dòng) CAXA 制造工程師 20xx，也可以直接雙擊打開已經(jīng)做好的 CAXA 制造工程師 20xx 文件，啟動(dòng) CAXA 制造工程師 20xx。 CAXA 制造工程師初始界面（圖 ） 47 圖 制造工程師初始界面 3： CAXA制造工程師的加工概述 數(shù)控加工，也稱之為 NC（ Numerical Contorl）加工，是以數(shù)值與符號(hào)構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有二點(diǎn)：一是 可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。 4：利用 CAXA 制造工程師 CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步驟 CAM 系統(tǒng)的編程基本步驟如下： （ 1）理解二維圖紙或其它的模型數(shù)據(jù) （ 2）建立加工模型或通過數(shù)據(jù)接口讀入 （ 3）確定加工工藝（裝卡、刀具等） （ 4）生成刀具軌跡 （ 5）加工仿真 （ 6）產(chǎn)生后置代碼 （ 7）輸出加工代碼 現(xiàn)在分別予以說明。 48 加工工藝的確定目前主要依靠人工進(jìn)行，其主要內(nèi)容有： （ 1）核準(zhǔn)加工零件的尺寸、公差和精度要求 （ 2）確定裝卡位置 （ 3）選擇刀具 （ 4）確定加工路線 （ 5）選定工藝參數(shù) 加工模型建立 利用 CAM 系統(tǒng)提供的圖形生成和編輯功能將零件的被加工部位繪制計(jì)算機(jī)屏幕上。作為計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成刀具軌跡的依據(jù)。 加工模型的建立是通過人機(jī)交互方式進(jìn)行的。被加工零件一般用工程圖的形式表達(dá)在圖紙上，用戶可根據(jù)圖紙建立三維加工模型。針對這種需求， CAM 系統(tǒng)應(yīng)提供強(qiáng)大幾何建模功能，不僅應(yīng)能生成常用的直線和圓弧 ，還應(yīng)提供復(fù)雜的樣條曲線、組合曲線、各種規(guī)則的和不規(guī)則的曲面等的造型方滕，并提供種過渡、裁剪、幾何變換等編輯手段。 被加工零件數(shù)據(jù)也可能由其他 CAD/CAM 系統(tǒng)傳入，因此 CAM 系統(tǒng)針對此類需求應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如 DXF、 IGES、 STEP 等。由于分工越來越細(xì)，企業(yè)之間的協(xié)作越來越頻繁，這種形式目前越來越普遍。 被加工零件的外形不可能是由測量機(jī)測量得到，針對此類的需求， CAM 系統(tǒng)應(yīng)提供讀入測量數(shù)據(jù)的功能，按一定的格式給出的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成零件的外形曲面。 刀具軌跡生成 建立了加工模型后，即可利 用 CAXA 制造工程師系統(tǒng)提供的多種形式的刀具軌跡生成功能進(jìn)行數(shù)控編程。 CAXA 制造工程師中提供了十余種加工軌跡生成的方法。用戶可以根據(jù)所要加工工件的形狀特點(diǎn)、不同的工藝要求和精度要求，靈活的選用系統(tǒng)中提供的各種加工方式和加工參數(shù)等，方便快速地生成所需要的刀具軌跡即刀具的切削路徑。CAXA 制造工程師在研制過程中深入工廠車間并有自己的實(shí)驗(yàn)基地，它不僅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工廠中的加工工藝經(jīng)驗(yàn)，它是二者的完美結(jié)合。在 CAXA制造工程師中做刀具軌跡，已經(jīng)不是一種單純的數(shù)值計(jì)算，而是工廠中數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn) 的生動(dòng)體現(xiàn)，也是你個(gè)人加工經(jīng)驗(yàn)的積累，他人加工經(jīng)驗(yàn)的繼承， 后置代碼生成 在屏幕上用圖形形式顯示的刀具軌跡要變成可以控制機(jī)床的代碼，需進(jìn)行所謂后置處理。后置處理的目的是形成數(shù)控指令文件，也就是平我們經(jīng)常說的 G代碼程序或 NC程序。 CAXA 制造工程師提供的后置處理功能是非常靈活的，它可以通過用戶自己修改某些設(shè)置而適用各自的機(jī)床要求。用戶按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制，即可方便地生成和特定機(jī)床相匹配的加工代碼 加工代碼輸出 生成數(shù)控指令之后，可通過計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口與機(jī)床直接連通。 CAXA 制造工程師可 49 以提供我們自己開發(fā)的通信軟件，完成通過計(jì)算機(jī)的串口或并口與機(jī)床連接，將數(shù)控加工代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，控制機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床。 50 結(jié) 論 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程通常是在產(chǎn)品制造出來以后再對產(chǎn)品的外觀功能及裝配性能進(jìn)行分析，從而暴露出產(chǎn)品造型、性能、工藝、裝配可行性等方面存在的問題。根據(jù)存在的各種缺陷，需要對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)的修改，造成浪費(fèi)，設(shè)計(jì)周期長。 CATIA 設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)的環(huán)境中進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)、裝配及裝配體結(jié)構(gòu)合理性判斷，并進(jìn)行平面圖紙的生成和數(shù)控仿真。在 本課題的研究中，涉及了 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的設(shè)計(jì)、裝配及裝配體平面構(gòu)造，零件在制造工程師中數(shù)控仿真的內(nèi)容 致 謝 在山東交通學(xué)院學(xué)習(xí)期間 ,得到許多人的支持與幫助 ,值此論文即將完成之際 ,謹(jǐn)向所有關(guān)心我學(xué)業(yè)的老師、同學(xué)和朋友表示感謝 ! 衷心感踢譚舒老師在論文完成期間給予的熱情關(guān)心和悉心指導(dǎo) .譚舒老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和謙遜的性格，務(wù)實(shí)高效的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在這里，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)導(dǎo)師致以衷心的感謝！ 感謝賈曉東同學(xué) ,正是有他的軟件指導(dǎo)才能使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成。同時(shí)還要向其他幫助支持 我的同學(xué)們表示深深的謝意！ 另外，我還要感謝山東交通學(xué)院工程機(jī)械系曾經(jīng)教育過我的各位老師，感謝他們的不倦教誨，讓我在四年的本科課程的學(xué)習(xí)中不僅學(xué)習(xí)了知識(shí)，也學(xué)習(xí)到了他們身上所具有的勤奮刻苦、努力鉆研的精神。 51 參考文獻(xiàn) [1]王劍陽 ,高威，高海寶 . CAXA 制造工程師 20xx 數(shù)控加工自動(dòng)編程 . 機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx 年 [2]陳定方 . 虛擬設(shè)計(jì) . 機(jī)械工業(yè)出版 ,20xx 年 [3]曹巖 . 快速原型虛擬逼真設(shè)計(jì) . 化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx 年 [4]班納吉 . 虛擬制造 . 清華大學(xué)出版社 ,20xx 年 [5]蔡志鋼 ,李長春 . CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì) 20xx 應(yīng)用與實(shí)例教程 . 中國電力出版社 ,20xx 年 [6]彭志強(qiáng) 胡建生 張力 . CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)實(shí)用案例教程 . 化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx 年 [7]吳疆 . 多媒體課件設(shè)計(jì)與制作 . 人民郵電出版社 ,20xx 年 [8]王喜倉 ,盧子真 ,于利民等 .計(jì)算機(jī)繪圖教程。中國水力水電出版社， 20xx 年 [9] Smith Bud E,Middlebrook 20xx for Dummies(Pap). John Wiley amp。 Sons Inc,1999 [10] David Byrnes , Mark Middlebrook .AutoCAD 20xx For Dummies. John Wiley amp。 Sons Inc,20xx 1 本文從四個(gè)方面介紹了國內(nèi)現(xiàn)有單螺桿加工機(jī)床的布局和結(jié)構(gòu)，并把優(yōu)缺點(diǎn)一一列舉出來，由于壓縮機(jī)生產(chǎn)廠的單螺桿加工機(jī)床和機(jī)床資料對外保密，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)廠參考。 一、介紹機(jī)床的布局 壓縮機(jī)排氣量的大小決定了星輪、螺桿直徑的大小和嚙合中心距 的大小，因此螺桿直徑的不同，機(jī)床的主軸與刀具的回轉(zhuǎn)中心也不同。為滿足加工不同直徑的螺桿，目前國內(nèi)單螺桿加工機(jī)床的布局大致有以下幾種方案。 第一種：機(jī)床的主軸與刀具回轉(zhuǎn)中心的中心距為固定式 機(jī)床的主軸與刀具回轉(zhuǎn)中心的中心距為固定式，中心距不可調(diào)整。加工幾種直徑的螺桿就需要幾種中心距規(guī)格不同的機(jī)床。 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單。 缺點(diǎn)：每種機(jī)床只能加工一種規(guī)格的螺桿，當(dāng)市場上某種規(guī)格的壓縮機(jī)螺桿需要量大時(shí)，造成一臺(tái)機(jī)床加工，其他機(jī)床閑置。 第二種：機(jī)床的主軸箱為可回轉(zhuǎn)式 機(jī)床可根據(jù)加工螺桿直徑的大 小在加工前把主軸箱旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。這種主軸箱能夠回轉(zhuǎn)的機(jī)床是對上述第一種機(jī)床在使用方法上的改進(jìn)，與第一種機(jī)床的結(jié)構(gòu)基本相同。 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單，能適應(yīng)多種規(guī)格螺桿的加工。 缺點(diǎn) 1：主軸箱旋轉(zhuǎn)后主軸回轉(zhuǎn)中心線與刀具回轉(zhuǎn)中心線間的距離不易精確測量。 缺點(diǎn) 2：主軸箱旋轉(zhuǎn)后主軸前端面與刀具的回轉(zhuǎn)中心線間的距離減少，因此加工較大直徑的螺桿受到限制。 第三種：機(jī)床的主軸箱為橫向移動(dòng)式 主軸箱底部與底座之間布置有矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌，主軸箱移動(dòng)的方向垂直于主軸回轉(zhuǎn)中心線并垂直于刀具回轉(zhuǎn)中心線。主軸箱的動(dòng)力通 過花鍵軸傳給底座內(nèi)的刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 根據(jù)加工螺桿直徑的大小，在加工前用手輪絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)把主軸箱移動(dòng)到適當(dāng)位置，然后用螺釘將主軸箱固定在底座上。主軸箱的移動(dòng)距離可用光柵尺檢測，位置誤差177。 采用主軸箱可橫向移動(dòng)的一個(gè)機(jī)床就可以加工直徑φ 95～φ 385mm 之間任何一種規(guī)格的螺桿。 由于加工φ 95～φ 385mm 直徑的螺桿，造成主軸前端面與刀具回轉(zhuǎn)中心線間的距離差值過大，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)設(shè)計(jì)成兩種規(guī)格的機(jī)床，一個(gè)機(jī)床加工φ 95～φ 205mm 直徑的螺桿，另一個(gè)機(jī)床加工φ 180～φ 385mm 直徑的螺 桿。 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床能適應(yīng)多種規(guī)格螺桿的加工，每種規(guī)格的螺桿不需要配備相應(yīng)的加工機(jī)床。 缺點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)和機(jī)床的裝配較前二種機(jī)床復(fù)雜，機(jī)床的造價(jià)也較前二種機(jī)床高。 2 二、介紹機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu) 機(jī)床主軸箱的水平主軸和底座上的立式的主軸精度的高低決定了被加工螺桿的精度，同時(shí)螺桿在壓縮機(jī)中以幾千轉(zhuǎn)的速度高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，精度較差的螺桿會(huì)使壓縮機(jī)產(chǎn)生發(fā)熱、振動(dòng)、效率低、磨損快等現(xiàn)象。 國內(nèi)目前現(xiàn)有的單螺桿加工機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)大致有以下兩種方案。 第一種：軸承徑向游隙不可調(diào)的主軸結(jié)構(gòu) 主軸前軸承采用 1 個(gè) 雙列圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承組合，該主軸使用雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用兩個(gè)推力球軸承承受軸向切削力。 主軸后軸承一般采用 1 個(gè)雙列圓柱滾子軸承或采用 1個(gè)向心球軸承。 這種主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：主軸的加工和裝配簡單，造價(jià)較低。 缺點(diǎn) 1：由于主軸軸承的徑向游隙不可調(diào)整，所以主軸精度較差。雖然可以利用軸承的內(nèi)徑和軸徑的過盈配合來消除軸承的徑向游隙，但每個(gè)軸承的內(nèi)徑和徑向游隙不是一個(gè)固定值，因此設(shè)計(jì)和加工時(shí)很難給準(zhǔn)軸徑與軸承內(nèi)徑的配合公差。 缺點(diǎn) 2：在市場上很難買到國產(chǎn)或進(jìn)口的 C、 D 級或 P P5 級的 推力球軸承，機(jī)床生產(chǎn)廠常用普通級軸承替代使用，此舉也影響了主軸精度的提高。 軸承徑向游隙不可調(diào)的主軸結(jié)構(gòu)適用于一般精度的普通機(jī)床，不適用于對主軸精度要